光纤温度传感器用于电力高压开关在线监测的研究

论文题目: 光纤温度传感器用于电力高压开关在线监测的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 信号与信息处理

作者: 孟庆民

导师: 吴乐南

关键词: 光纤温度传感器,强度调制,双光路补偿,单片机

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 由于高压开关的触点和母线处于高电位,每相对地和不同相之间都存在很高的电压,所以直接检测高压开关触点和母线的温度一直是电力系统检测中的难题。本文针对当前电力系统的实际情况及需要提出了一种简单可行的测温新方法:位移光强度调制型光纤温度传感器,并对传感头的结构进行了设计。实验结果表明,该方案是可行的。该测量系统具有良好的电绝缘性和抗电磁干扰的能力,而且测温元件尺寸小,整个系统结构简单,成本低,安装方便。论文的第一章分析了课题的研究背景,提出了光纤温度传感器用于高压开关在线监测的方案。第二章对光纤温度传感器的基本原理作了介绍,重点讨论和分析了光纤、光源和光电探测器的原理及性能,以及强度调制型光纤温度传感器的原理,它们是光纤传感器的重要组成部分,对测温系统的稳定性和测量精度具有重要的作用。第三章通过分析、比较并结合实际条件,提出了遮光式光纤温度传感探头的具体设计方案,同时,介绍了系统采用的光路补偿技术的原理。第四章详细描述了整个监测系统的设计与实现。硬件方面,较详细地介绍了所用元件的性能和原理;软件方面,给出了系统实现的程序流程图。第五章对系统进行了测温实验,验证了本系统理论的正确性和工程的可行性。最后,进行了全文的总结和展望。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 光纤温度传感器的研究现状

1.3 光纤温度传感器在高压开关在线监测中的应用

1.4 课题的意义

1.5 课题的目的和任务

第二章光纤温度传感器的基本原理

2.1 光纤传感器及其特点

2.2 光纤传感器的组成

2.2.1 光纤

2.2.2 光源

2.2.3 光电探测器

2.3 光纤温度传感器的分类

2.4 强度调制型光纤传感器原理

2.4.1 光直接耦合的强度调制

2.4.2 遮光式强度调制

2.4.3 透射式强度调制

2.4.4 微弯效应强度调制

2.4.5 渐逝场型光强度调制

第三章遮光式光纤温度传感探头设计

3.1 结构设计

3.2 数学模型

3.3 性能分析

3.4 双金属片尺寸的确定

3.5 传感光路系统设计

3.6 光路补偿

3.6.1 现有技术

3.6.2 本文的光路补偿方法

第四章光纤温度传感监测系统设计

4.1 硬件电路设计

4.1.1 发光二极管驱动电路

4.1.2 光电转换电路、放大电路及除法电路

4.1.3 双向多路开关CD4051

4.1.4 A/D转换器TLC549

4.2 单片机控制系统设计

4.2.1 单片机AT89C52

4.2.2 键盘接口与显示

4.2.3 光电指示报警电路

4.2.4 串行通信电路

4.3 监测系统应用软件设计

4.3.1 主程序

4.3.2 A/D转换

4.3.3 数据处理

4.3.4 显示

4.3.5 键盘

4.3.6 数据传输

第五章遮光式光纤温度传感器的测温实验

5.1 实验系统的组成

5.2 实验步骤

5.3 实验结果及分析

第六章总结和展望

6.1 后续应用设计

6.2 系统结果优化

6.3 论文总结

6.4 前景展望

致谢

参考文献

作者硕士期间完成的论文

附录

附图1:遮光式光纤测温系统信号处理电路图

附图 2:遮温式光纤温度传感系统

附图 3:系统信号处理电路板

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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